功能化導(dǎo)電高分子納米材料的制備及其在葡萄糖傳感器中的應(yīng)用研究.pdf

1、聚吡咯(PPy)是一種優(yōu)良的共軛導(dǎo)電高分子,因其導(dǎo)電性高、易于制備、環(huán)境穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛的研究。納米材料具有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、催化特性以及良好的生物相容性,在醫(yī)學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)、電子學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。導(dǎo)電高分子納米材料結(jié)合了導(dǎo)電高分子和納米材料兩者的特性,具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、摻雜脫摻雜特性、獨(dú)特的量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)以及良好的機(jī)械性能等,在生物傳感器、超級(jí)電容器、藥物釋放等領(lǐng)域具有潛在誘人的應(yīng)用前景。
　　 近年來

2、,生物傳感器因其具有選擇性好、靈敏度高、分析速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛關(guān)注。將導(dǎo)電高分子納米材料應(yīng)用于電化學(xué)生物傳感器的研究,可以顯著提高其性能。但是,導(dǎo)電高分子具有結(jié)構(gòu)單一、缺少功能團(tuán)等缺點(diǎn),不能有效穩(wěn)定的固載一些生物活性分子,在一定程度上限制了它的應(yīng)用。本文就是基于上述研究背景,選擇導(dǎo)電高分子聚吡咯為研究對象,首先合成具有優(yōu)良粘附性能的聚吡咯納米線,再通過對其功能化修飾,構(gòu)建了一種新型的、與基底電極具有良好粘附性,且具有活性基團(tuán)的

3、功能化導(dǎo)電高分子納米材料,并對其進(jìn)行了電化學(xué)生物傳感器的研究。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　 1、新型功能化導(dǎo)電高分子納米材料的制備。
　　 本文采用兩步電化學(xué)法,構(gòu)建了一種羧基功能化的導(dǎo)電高分子納米材料。即:第一步,以對甲苯磺酸鈉為摻雜劑和形貌誘導(dǎo)劑,合成出了與基底金電極具有良好粘附性、高導(dǎo)電性、高環(huán)境穩(wěn)定性的導(dǎo)電高分子聚吡咯納米線;第二步,首次采用電化學(xué)聚合N-2-羧乙基吡咯的方法,對聚吡咯納米線進(jìn)行功能化修飾,制備

4、了一種新型的、羧基功能化的復(fù)合納米材料。
　　 2、性能和形貌影響因素的考察。
　　 利用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、紅外光譜(FTIR)、x射線能譜(XPS)、接觸角測量儀、循環(huán)伏安(CV)以及交流阻抗測試(EIS)等,對導(dǎo)電高分子聚吡咯納米線和功能化復(fù)合納米線的形貌、結(jié)構(gòu)組成、親疏水性、導(dǎo)電性、穩(wěn)定性等性能進(jìn)行了表征測試,同時(shí)考察了各種因素對納米形貌的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:(1)摻雜對甲苯磺酸鈉

5、的導(dǎo)電高分子聚吡咯膜與基底電極之間具有良好的粘附性能;(2)聚吡咯納米線和功能化復(fù)合納米線的形貌均呈網(wǎng)狀交織結(jié)構(gòu),表面光滑,直徑均一;其氧化還原活性、親水性、穩(wěn)定性均優(yōu)于普通形貌的導(dǎo)電高分子材料;(3)通過調(diào)節(jié)聚合電位(或電流密度)、單體濃度、摻雜劑濃度和聚合時(shí)間,得到了具有最佳形貌、優(yōu)良粘附性的聚吡咯納米線和功能化復(fù)合納米線。
　　 3、功能化導(dǎo)電高分子納米材料在葡萄糖生物傳感器中的應(yīng)用。
　　 通過共價(jià)偶聯(lián)葡萄糖氧化

6、酶GOD的方法,制備了一種基于功能化導(dǎo)電高分子納米材料的葡萄糖生物傳感器。采用恒電位安培檢測的方式,對葡萄糖生物傳感器進(jìn)行了響應(yīng)特性的研究,以及對葡萄糖電催化氧化性能的研究。結(jié)果表明:(1)功能化導(dǎo)電高分子納米材料具有良好的電化學(xué)活性和生物相容性,共價(jià)偶聯(lián)酶分子的生物活性能夠得到良好的保持;(2)功能化導(dǎo)電高分子納米材料修飾的葡萄糖生物傳感器,能夠很好的電催化氧化葡萄糖,其性能優(yōu)良。在一定的范圍內(nèi),其檢測響應(yīng)電流與葡萄糖的濃度呈良好的線